注塑成型--認識實習2014

1、注塑成型,Injection Moulding 沈育才,概述,注塑成型 ：注射兼模塑的成型方法，又稱注射成型。,塑料：大多數(shù)熱塑性塑料和某些熱固性塑料，注射成型制品約占塑料制品總重的 20%30% 。 橡膠：在模壓法和移壓法生產(chǎn)基礎(chǔ)上發(fā)展的，主要注射成型制品有密封圈、帶金屬骨架模制品、減震墊、空氣彈簧和鞋類等，也有試用于注射輪胎制品。,注射成型適用原料,概述,1、周期性、間歇式生產(chǎn)過程，成型周期短（幾秒幾分鐘）； 2、能一次成型形狀復雜、尺寸精度高、帶有各種金屬或非金屬嵌件的模制品，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定； 3、生產(chǎn)效率高，易于實現(xiàn)機械化、自動化操作 。 注射成型是一種比較經(jīng)濟而先進的成型技術(shù)，具有廣闊

2、的發(fā)展前景。,注塑成型特點,概述,注塑成型過程,工藝較為簡單，重點應掌握注塑制品性能的影響因素和機理， 并加以控制.,概述,注塑成型的必要條件,物料必須以熔融狀態(tài)進入模具； 熔體必須有足夠的壓力或流速保證及時充滿模具。,注射機的職能和組成,相應注塑機必須具備三個職能：塑化、注射和成型. 故注塑機組成部分：注射裝置完成塑化或注射； 合模裝置和模具完成成型基本職能,2注塑成型工藝過程；,3注塑成型工藝條件；,1注射機的結(jié)構(gòu)與作用 ；,內(nèi)容,1.注射機的結(jié)構(gòu)與作用,注射機的規(guī)格,注塑機的規(guī)格以塑機一次性所能注射出最大注射量或稱公稱注射量（克數(shù)）為標準，可以從一克以下至幾十公斤.,注射機的的組成,注射

3、系統(tǒng)、合模系統(tǒng)、液壓傳動和電器控制系統(tǒng),注射機的最大注射量或稱公稱注射量，指注射機在對空注射（無模具）條件下，注射螺桿或柱塞作一次最大注射行程時，注射系統(tǒng)所能達到的最大注射量。,注射機的結(jié)構(gòu)與作用,注射裝置,合模裝置,液壓傳動系統(tǒng),電氣控制系統(tǒng),注射機的結(jié)構(gòu)與作用,注射機的分類,按照外形特征分：,同一水平中心線上（臥式） 同一垂直中心線上（立式） 互成角度（90度）（角式）,注射機的結(jié)構(gòu)與作用,按照塑化方式分：,柱塞式注射機,缺 點： 1 塑化不均； 2 最大注射量受限； 3 注射壓力損失大； 4 注射速度不均；,注射機的結(jié)構(gòu)與作用,按照塑化方式分：,移動螺桿式注射機,借助螺桿的旋轉(zhuǎn)運動使材料

4、內(nèi)部也摩擦發(fā)熱，塑化均勻；連續(xù)注射量不限；注射壓力和速度均勻；大部分采用。,注射機的結(jié)構(gòu)與作用,注射機的注射系統(tǒng),注射系統(tǒng)組成 ：加料裝置、料筒、螺桿、噴嘴等,注射系統(tǒng)作用：,塑化 能在規(guī)定的時間內(nèi)將規(guī)定數(shù)量的物料均勻地熔融塑化至流動狀態(tài)；,注射 以一定的壓力和速度將熔料注射到模具型腔中去；,保壓 注射完畢后，有一段時間螺桿保持不動，以向模腔內(nèi)補充一部分因冷卻而收縮的熔料，使制品密實和防止模腔內(nèi)的物料反流。,注射機的結(jié)構(gòu)與作用,加料裝置,料斗有計量裝置和干燥裝置,注射機的結(jié)構(gòu)與作用,料筒,塑料受熱和受壓的容器,料筒容積：柱塞式注塑機，最大柱塞量的68倍 移動式螺桿注塑機，最大柱塞量的23倍,內(nèi)

5、壁光滑呈現(xiàn)流線型，減少流動阻力.,注射機的結(jié)構(gòu)與作用,螺桿（與擠出機螺桿相比）,1、螺桿作用：供料、塑化以及傳遞注射壓力,2、加料段長，約為螺桿長度一半，因螺桿軸向位移；,3、螺槽深，提高生產(chǎn)率；,4、注射機螺桿的運動方式：既作轉(zhuǎn)動又作平移；,5、注射螺桿頭部形式不同，熔體粘度大，錐形機頭，熔體粘度 小，止逆環(huán)，防止熔料積存和沿螺槽回流。,注射機的結(jié)構(gòu)與作用,注射機的結(jié)構(gòu)與作用,噴嘴,聯(lián)結(jié)料筒和模具的過渡部件,作用: 將熔料的壓能轉(zhuǎn)變?yōu)樗俣饶?，使熔料獲得高速遠射程； 具有補縮作用，在壓力保持階段，有少量的熔料經(jīng)噴嘴向模腔 補縮； 使物料受到較大的剪切作用，因而獲得進一步的塑化。,注射機的結(jié)構(gòu)與

6、作用,注射機的合模系統(tǒng),組成： 導柱（又稱拉桿）、固定模板、移動模板、調(diào)模裝置、頂 出裝置和傳動裝置等。 作用和要求 鎖緊模具， 提供足夠的合模力和系統(tǒng)剛度，使注射時不致開縫溢 料； 固定模具， 具有足夠安裝模具的模板面積和模具開合、取出制品 的行程空間； 啟閉模具， 當模具作開合移動時，要求具有符合工作要求的移模 速度。 分類 ：液壓式合模系統(tǒng)、液壓 機械式合模系統(tǒng)、機械式合模系統(tǒng),：,注射機的結(jié)構(gòu)與作用,液壓式鎖模裝置,機械式鎖模裝置,注射機的結(jié)構(gòu)與作用,合模力（噸力，千牛頓） 合模力 注射機合模機構(gòu)對模具所施加的最大夾緊力。 合模力是注射機的又一重要參數(shù)，它在一定程度上反映了注 射機加工

7、制品能力的大小，所以，有些國家采用最大合模力作為 注射機的規(guī)格參數(shù)。 根據(jù)注射機鎖模力范圍不同，可以將注射機分為超小 型、小型、 中型、大型和超大型（巨型）等類型，,注射機的結(jié)構(gòu)與作用,注射機的模具系統(tǒng),一般注射模具可由以下幾個部分組成； 1、成型零部件 2、合模導向機構(gòu) 3、澆注系統(tǒng) 4、側(cè)向分型與抽芯機構(gòu) 5、推出機構(gòu) 6、加熱和冷卻系統(tǒng) 7、排氣系統(tǒng) 8、支承零部件,注射機的結(jié)構(gòu)與作用,注塑成型工藝過程,注塑過程,1、合模鎖緊,低壓快速,低壓低速,高壓鎖緊,2、注塑裝置前移,3、預塑計量過程,注塑成型工藝過程,塑化過程要求： 使物料獲得完全的熔融、充分的混合，達到規(guī)定的成型溫度，并且溫度

8、分布均勻，無過熱分解現(xiàn)象發(fā)生。熔體溫度均一性程度常常是造成注塑制品質(zhì)量優(yōu)劣的重要原因，因而它亦是注射裝置塑化質(zhì)量的衡量條件。,注塑成型工藝過程,塑化過程影響因素 ：, 設(shè)備因素,柱塞式注塑機：注射過程和塑化過程同時完成；柱塞前進過程中，前移的物料既有熔體也有固體；能量大部分來源于料筒外熱，少部分來源于柱塞前移過程中的剪切熱和摩擦熱.,螺桿式注塑機： 螺桿轉(zhuǎn)速 料筒外熱 預塑背壓,注塑成型工藝過程,料筒溫度 ： 料筒加熱是為了使物料塑化并流動，但又不能產(chǎn)生熱分解。因此，料筒溫度應控制在流動溫度（ Tm ）熱分解溫度（ Td ）， 在此溫度范圍內(nèi)，根據(jù)不同情況可選較低或較高值。,TmTd范圍小的塑

9、料（ PVC 等）： 為減小分解，料筒溫度應取低些； TmTd范圍大的塑料（ PE PS 等）： 料筒溫度可取高些，以強化塑化。 同種塑料， MFR 較小者（分子量大、分子量分布窄），熔體粘度大，為獲得適宜流動性，料筒溫度可取高限，反之則取低限。,注塑成型工藝過程,分子鏈結(jié)構(gòu)較剛性的塑料（ PC 、PMMA 、PA66 等），其粘流活化能大，即剪切粘度對溫度較為敏感，故升高溫度有利于降低其熔體粘度，料筒溫度宜取高限。 薄壁、復雜結(jié)構(gòu)、長流程、帶金屬嵌件的制品，因充模困難，料筒溫度宜高些。 螺桿式注塑機的料筒溫度較柱塞式高10-20。,螺桿行程（計量行程）,注塑成型工藝過程,當預塑程序到達時，螺

10、桿開始旋轉(zhuǎn)，物料被輸送到螺桿頭部，螺桿在物料的反壓力作用下后退，直到設(shè)定的終止位置為止，螺桿后退的距離稱為螺桿行程或計量行程。物料在螺桿頭部所占有的容積就是螺桿后退所形成的計量容積，也就是注射容積。因此，制品所需的注射量是用計量行程來調(diào)整的。,注塑成型工藝過程,注射過程,注射過程：塑化良好的聚合物熔體，在柱塞或螺桿的壓力作用下，由料筒經(jīng)過噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進入并充滿模腔這一重要而又復雜的階段。包括注射充模流動階段、保壓補縮流動階段和切換倒流流動階段.,注塑成型工藝過程,注射充模過程是螺桿在注射油缸推力作用下，螺桿頭部產(chǎn)生注射壓力，將儲料室中的熔體經(jīng)過噴嘴、模具流道、澆口注入型腔。此過程是熔體

11、向模腔高速流動的過程。 注射時，在螺桿頭部熔體所建立起來的壓強稱注射壓力；螺桿推進熔體的速度稱注射速度，其流率稱注射速率；其行程稱注射行程，在數(shù)值上與計量行程相一致。在注射階段，必須使熔體有足夠的壓力和速度，才能完成好充模過程，保證制品質(zhì)量。,（1）注射充模流動階段,注塑成型工藝過程,A 熔體在模腔內(nèi)的充模流動類型,熔體的充模過程：從聚合物進入模腔開始到模腔被充滿時為止，熔體充模的流動應為層流流動。 充模時熔體在模腔內(nèi)的流動類型主要由熔體通過澆口進入模腔時的流速決定。分為快速充模和慢速充模。,注塑成型工藝過程,慢速充模 熔體以層流形式自澆口向模腔底部逐漸擴展，能順利排出空氣，制品質(zhì)量較均勻。但

12、過慢的速度會延長充模時間，易使熔體在流道中冷卻降溫，引起熔體粘度提高，流動性下降，充模不全，并出現(xiàn)分層和結(jié)合不好的熔接痕，影響制品的強度。,注塑成型工藝過程,快速充模 熔體流首先射向?qū)Ρ?，使熔體流成為湍流，嚴重的湍流引起噴射而帶人空氣，由于模底先被熔體充滿，模內(nèi)空氣無法排出而被壓縮，這種高壓高溫氣體會引起熔體的局部燒傷及分解，使制品質(zhì)量不均勻，內(nèi)應力也較大，表面常有裂紋。,注塑成型工藝過程,B 熔體流動的運動機理,充模時熔體前緣變化的各階段,1開始階段；2過渡階段；3主階段,熔體從澆口處向模腔底部以層流方式推進時，形成擴展流動的前峰波的形狀可分成三個典型階段：熔體流前緣 呈圓弧形的初始階段；前

13、緣從圓弧漸變?yōu)橹本€的過渡階 段；前緣呈直線移動的主流充滿模腔的階段。,注塑成型工藝過程,（2）保壓補縮流動階段,當高溫熔體充滿模腔以后，就進入保壓補縮階段，一直持續(xù)到澆口凍封為止，以便獲取致密制品，即為保壓補縮階段。,保壓階段的特點是：熔體在高壓下慢速流動，螺桿有微小的補縮位移，物料隨冷卻和密度增大使制品逐漸成型。在保壓階段，熔體流速成很小，不起主導作用，而壓力卻是影響過程的主要因素，在此壓力作用下，模腔中的熔體得到因冷卻而補縮，制品得到壓縮與增密。在此過程中，保壓壓力起主導作用。,注塑成型工藝過程,保壓壓力,在保壓階段，保壓壓力必須足夠大時才能克服澆口阻力進行補縮，而澆口阻力由于熔體粘度增加

14、而加大。提高保壓壓力會使凝固推遲，有助于減少制品收縮率。 保壓壓力對制品的密度也有很大的影響，提高保壓壓力，可以提高制品的密度；持續(xù)的壓縮作用能促進制品內(nèi)各部分熔體 更好的熔合，而對提高制品的力學強度也有利；但是保壓壓力過高會增加制品的內(nèi)應力，使制品難以脫模。,注塑成型工藝過程,保壓時間,在保壓的初期階段，制品重量隨保壓時間的而上升，但達到一定時間后，則重量則不再增加。如果保壓時間不足，即保壓壓力過早切換，模內(nèi)熔體在澆口凍封之前發(fā)生倒流，導致制品由于補縮不足而出現(xiàn)孔穴，凹陷及內(nèi)部質(zhì)量下降等，制品收縮率加大，密度變小。但是過長的保壓時間不僅會延長成型周期，增加能耗；當澆口凝封時，模腔中的剩余壓力

15、就比較大，以致使脫模困難；而且會引起澆口處的應力集中，制品斷裂。,保壓時間 與料溫、模溫、流道及澆口大小有密切關(guān)系。通常以制品收縮 率波動范圍最小為保壓時間的最佳值。,注塑成型工藝過程,（3）切換倒流流動階段,發(fā)生在從螺桿開始后退到澆口完全凝封之前。,柱塞或螺桿開始回移運動，噴嘴壓力迅速下降到零，這時若模腔內(nèi)的聚合物還具有一定的流動性，澆口內(nèi)的熔體尚未凝固，就會因為模腔內(nèi)壓力高于流道壓力而出現(xiàn)倒流現(xiàn)象，使模腔內(nèi)壓力很快下降。倒流要一直持續(xù)到澆口內(nèi)的熔體凝固為止。澆口凝封時模內(nèi)壓力稱為封口壓力，這一壓力和與此相對應的聚合物溫度對制品性能有極大的影響。封口壓力越高，封口料溫越低，有利于降低制品的收

16、縮率，使尺寸精度提高（收縮率小），但內(nèi)應力大，脫模困難。,封口壓力可通過保壓時間和模具溫度來控制。,(4)冷卻定型階段,注塑成型工藝過程,即從澆口凝封到打開模具之前， 模具被打開，但模腔內(nèi)還保持有一定壓力，這壓力稱為殘余壓力(模腔壓力和外界壓力之差),A 進一步冷卻，使得制品有一定強度和硬度，防止頂出變形和冷卻不均,B 殘余壓力為正值，脫模困難，澆口應力集中多； 殘余壓力為負值，制品表面有氣泡或陷痕。,注塑成型工藝過程,(5) 注塑周期,完成一次注射模塑過程所需的時間,閉模,開模,頂出,取制品,柱塞式,壓縮物料,充模,保壓,柱塞后退,保持閉模,螺桿式,注射,保壓,螺桿后退塑化,保持閉模,注塑成

17、型工藝過程,(6) 制品后處理,原因：,制品壁厚不均，造成冷卻不均，產(chǎn)生內(nèi)應力；注射壓力大等致使制品取向和結(jié)晶不均；,處理方法：,1、熱處理；2、調(diào)濕處理；3、整修。,3.注塑成型工藝條件,溫度,料筒溫度、材料溫度、模具溫度、干燥溫度、油溫度、環(huán)境溫度等,料溫：料筒末端溫度： TmTd之間；,注塑成型工藝條件,噴嘴溫度：,噴嘴有加速熔體和提高溫度的作用。對噴嘴溫度一般進行單獨控制。 一般噴嘴溫度應稍低于料筒最高溫度，防止流延現(xiàn)象。,注塑成型工藝條件,模溫：,模具溫度對制品的內(nèi)在性能和表觀質(zhì)量影響很大。模具溫度的高低主要取決于塑料的結(jié)晶性、制品尺寸與結(jié)構(gòu)、性 能要求以及工藝條件（料筒和噴嘴溫度、

18、注射速度及壓 力、成型周期等）。,原則上，模具溫度應定在塑料的玻璃 化溫度或熱變形溫度以下，以使塑料冷卻定型,注塑成型工藝條件,壓力,注塑壓力、保持壓力、背壓、脫模壓力、開模壓力、鎖模壓力等,注塑成型工藝條件,速度：,注射速度、回車速度、開閉模速度、脫模速度等,注射速度與注射壓力是相輔相成的，注射速度大，剪切大，物料溫度高，充模壓力大，生產(chǎn)周期短；但注射速度過大，會引起湍流，引發(fā)內(nèi)應力，故一般采用中速注射。 熔體粘度大，薄壁、長流程、形狀復雜以及澆口尺寸小應選用高壓和高注射速度。,注塑成型工藝條件,時間,注塑時間、保持時間、冷卻時間、干燥時間、計量延遲時間等,注塑周期,注塑時間（包括充模時間和保壓時間）,冷卻時間（包括加料時間和后退塑化時間）,其他時間,結(jié)晶,注塑成型工藝條件,充模過程中結(jié)晶的形成：充模過程開始，高聚物熔體進入了壁溫低的冷模腔中結(jié)晶先在模壁旁開始，然后在注塑物的內(nèi)層進行。,注塑成型工藝條件,內(nèi)應力,在注射